ismétlet* repeat (egyéb elnevezések: DNA repeat, repeated sequence, repetitive element, repeating unit, satellite) olyan egy vagy több bázis, amelyik többszörösen ismétlődik egymással érintkezve (vagy néhány bázissal elválasztva) a DNS bármely részén, leginkább a nem kódoló szakaszokban. Az ismétletek a DNS kétharmadát alkotják.

Megjegyzések:

▪ A satellite elnevezés a DNS régi (cézium-szulfát töménységén alapuló) centrifugálási vizsgálatából (cesium density gradient ultracentrifugation) származik: a csőben a meghatározó DNS-tömeg elkülönül a vékony kísérő (satellite) rétegtől, amely az ismétleteket tartalmazza. Ezeket az ismétleteket HSat1–3-nak (human satellite 1-3) nevezték el.

▪ HSat1A 42 bp nagyságú, AT-ben gazdag ismétlet a 3-as, a 4-es és a 13-as kromoszómán.

▪ HSat1B 2420 bp nagyságú ismétlet az Y-kromoszómán.

▪ HSat2 (CATTCGATTC )_n származékok az 1-es és a 16-os kromoszómán.

▪ HSat3 (CATTC)_n származékok a 9-es, a 13–15-ös a 21–22-es és az Y-kromoszómán.

A HSat1–3-mat a nemzetközi irodalomban classical human satellite-nak nevezik. A közbenesköri kromatin DNS-e: óriás (átlagosan 100 megabázis) ismétletsorok – a DNS-nek ~3%-át teszik ki.

Előfordul a nemzetközi meghatározásokban az alphha satillite DNA (αSat), amelyik a kromoszómák közbenesének óriás ismétleteit jelöli. (→közbenes)

A hazai szóhasználatban ne mondjunk szatellita DNS-t; pontosítsuk, hogy milyen ismétletről van szó, pl. mikroismétlet.

▪ A nemzetközi irodalomban találkozunk az interspersed repeats elnevezéssel. Ezek olyan azonos vagy csaknem azonos bázissorok, amelyek képesek áthelyeződni a DNS egyik részéről a másikba, ezért szétszóródtak a DNS-ben (szétszórt ismétletek*). Az ismétletek tehát nem egymás mellett vannak, nem érintkeznek egymással, hanem elszórva találhatók a DNS-ben. A nemzetközi irodalomban transposonnak nevezik őket, magyarul ugrálatok (a DNS különböző helyeire „ugrálnak”). (→ugrálat). Meghatározás szerint nem tartoznak az ismétlet fogalmába.

■ Az ismétlet bázisainak száma szerint megkülönböztetünk:

▪ Mikroismétleteket* (microsatellites, más néven: short tandem repeats, STRs vagy simple sequence repeats, SSRs): egy-egy ismétletben 1–6 bázis van. (→mikroismétletek)

▪ Kis ismétleteket* (minisatellites): egy ismétlet 10–100 bázisból áll; szokásosan 30–35 bázispár, 10–15 bázisnyi törzsrésszel. Az ismétletek száma egy-egy ismétletsorban igen változó (1–15 kB), ezért nevezik számváltó ismétleteknek* is.

▪ Óriás ismétleteket* (macrosatellites), amelyeknek egy ismétletében >100 bázis van, rendszerint néhány száz. Ezek ismétlődve kiterjedhetnek megabázis nagyságúra, ezért nevezzük óriás ismétletnek. Két formája a HSat1–3 és az αSat.

■ Az ismétletek egymáshoz viszonyított jellege az ismétletmintázat, amely többféle lehet:

▪ Egyenes ismétletek* (direct repeats): a mintázatok egy irányban vannak. Lehetnek egymástól elválasztva, például TATCGGnnnnTATCGG, vagy érintkezők, amelyeket fej–láb ismétleteknek (head-to-tail tandem repeats) nevezünk: az egyik ismétlet vége kapcsolódik a következő elejéhez. Például CAGCAGCAGCAG… (a bázishármas-mintázat vége kapcsolódik a következő bázishármas elejéhez). Az emberi DNS több mint egymillió fej–láb ismétletet tartalmaz; ezek a genetikai állomány ~3 százalékát teszik ki.

▪ Ellentett ismétletek* (inverted repeats): olyan ismétletek, amelyek az egyik DNS-szálon 5’–3’ irányban olvasva azonosak a másik (kiegészítő) DNS-szálon 5’–3’ irányban olvasható bázissorokkal. Pl. TTACGCGTAA – a CGTAA a kiegészítő DNS-szálon 5’–3’ irányban olvasva: TTAGC. Lehetnek egymástól elválasztva is: TTACGnnnCGTAA. Sajátos formája a visszafutó ismétlet (palindromic repeat), amely olyan ellentett ismétlet, amelynek a betűsora elölről és hátulról olvasva is ugyanaz. Jellegzetes példa az ösztrogénjelfogót kötő ösztrogén-válaszelem ismétlete: AGGTCAnnnTGACCT. A TGACCT a kiegészítő szálon 5’ – 3’ irányban olvasva: ACTGGA. Vagyis, az AGGTCA ismétlet betűsora visszafelé olvasva (ACTGGA) egyezik azzal a betűsorral, amelyet a kiegészítő DNS-szálon olvasok 5’–3’ irányban.

Az ismétletek a Mendel-szabályok szerint öröklődnek, rendkívül változatosak, jellemzők az egyedre. A DNS ismétleteket tartalmazó részei kevéssé állékonyak; hajlamosok másulásra, pl. a DNS kettőződésekor, és bővülésre. Az ismétletek bővülése (számuknak növekedése) összefügghet betegségek, leginkább idegrendszeri betegségek kialakulásával, pl. a mikroismétletek bővülése negyvennél több idegrendszeri betegség okozója.

DNS-ismétlet →ismétlet

ismétletbő válzat* permutation allele olyan válzat, amelyben az ismétletek száma valamely génben vagy gén közelben több mint a szokványos válzatban. Az ilyen válzat, ha öröklődik, betegséget okozhat. Pl. az FMR1 gén ismétletbő válzata. (→FMR1)

ismétletbővülés* repeat expansion az ismétletek rendellenes többszöröződése, a DNS-másulás egyik formája, betegséget okozhat. Leggyakoribb a hármas ismétletek bővülése, de a négyes, ötös ismétletek (mikroismétletek), sőt hosszabb ismétletek rendellenes sokasodása szintén ismert. A bővülés megbonthatja a DNS állékonyságát, a bDNS-től eltérő szerkezetek alakulhatnak ki, mint hajtűhurok, kereszteződések, guaninnégyes és -hármas alakzatok. A DNS szerkezeti rendellenességeit okozó ismétleteket szerkezetmódosító ismetléteknek* (structure forming repeats) nevezik. Ezek a rendellenes szerkezetek gátolhatják a DNS-kettőződést, a DNS-javításokat, és DNS-hibás sejtek jöhetnek létre. A génekben előforduló ismétletbővülés zavart kelthet a gén működésében: megszűnhet az átíródás (loss of function), vagy nem megfelelő fehérje képződik. Lehet a képzőben, köztesben és az UTR-ekben is. Ismétletbővülés leginkább DNS-kettőződéskor keletkezik.

hárombázisú ismétletbővülés* trinucleotide repeat (TNR) expansion a bázishármasok számának növekedése a génekben, aminek következtében több aminosavat tartalmazó kóros fehérjék és betegségek keletkezhetnek (TNR disease). Pl. a CAG, CTG, GAA, CCG és a CGG hármasok többszöröződése elfajulásos idegrendszeri betegségeket okozhat.

ismétlet-sokalakúság* repeat polymorphism valamely népességben gyakran (>1 százalékban) előforduló fej–láb ismétlet változata. Jelentős szerepe van a gének kifejlődésében. Alkalmazható a géntérképezésben és genetikai kapcsolódások elemzésében.

ismétletsor* repeating region az ismétlet ismétlődései által kialakított bázissor; törzsökös szegélyező bázisok fogják közre, ezek alapján azonosítható. Jellemzésére négy ismérvet alkalmazunk: az ismétletet, az ismétletsorhosszt* (összbázisszám, összesen hány bázis van az ismétletsorban), az ismétletmintázatot* (az ismétletek egymáshoz viszonyított jellege) és az ismétletszámot*, amely azt jelöli, hogy az ismétlet az ismétletsorban hányszor ismétlődik. Az ísmétleteket a következők szerint írjuk: az ismétlet zárójelben adjuk meg, és utána írjuk az ismétletszámot alsó kitevőben. Pl. (CATTCGATTC )₃₃; ez azt jelenti, hogy a CATTCGATTC ismétlet 33-szor ismétlődik az adott ismétletsorban. Ha pedig az ismétlet pontos helyét akarjuk megadni, akkor pl. g.123_191CAG[23]; ez azt jelenti, hogy a DNS 123. nukleotidjától a 191. nukleotidig tart az ismétlet, ahol a CAG 23x ismétlődik.

Az ismétletsor hossza (az összbázisszám) szerint megkülönböztetünk:

▪ Átlaghosszú ismétletsorokat*, amelyek kilobázis nagyságrendűek, de lehetnek jóval rövidebbek is.

▪ Óriás ismétletsorokat (satellite DNA), amelyek több megabázis nagyságúak. (→óriás ismétletsorok)

Az ismétletszám szerint vannak:

▪ Azonos számú ismétletsorok. Ezek válzataiban az ismétletek száma azonos. Az ismétletek zöme ilyen, minden emberben egyforma.

▪ Különböző számú ismétletsorok azok, amelyeknek válzataiban eltérhet az ismétletek száma. Az ilyen ismétletsort változószámú ismétletnek nevezzük (variable number of tandem repeat, VNTR). (→változószámú ismétlet)

Miként az ismétletek, az ismétletsorok is a Mendel-szabályok szerint öröklődnek, egyedjellegzetesek, hajlamosok másulásra és összefügghetnek betegségek kialakulásával.

ismétletszám valamely ismétletsorozatban lévő ismétletek száma. Ennek klinikai jelentősége is van: (→ismétletsor)

számváltó ismétlet (→VNTR)

mikroismétletek* microsatellites (egyéb elnevezés: short tandem repeats, STRs vagy simple sequence repeats, SSRs) 1–6 bázis nagyságú, érintkező, nem kódoló DNS-szakaszok, amelyek 10–20-szor ismétlődnek a DNS egyik szálán. Válzataik lehetnek azonosak és eltérők; méretükben azonban nincs nagy különbség, mert parányi ismétletek – ezért nagyon jól alkalmazhatók laboratóriumi vizsgálatokban. Az ábra két-, három- és négybázisos ismétletet mutat. Az emberi DNS-ben a CA ismétlet a leggyakoribb.

A mikroismétleteket az ismétletek formája szerint négy csoportba sorolják:

▪ tökéletes mikroismétlet* (perfect microsatellites) – az ismétleteket semmi nem szakítja meg (TATATATATATATA);

▪ tökéletlen mikroismétlet* (imperfect microsatellites) – az ismétleteket közé idegen bázisok kerülne (TATATACTATATATA);

▪ közbensős mikroismétlet* (interrupted microsatellites, más néven: inter simple sequence repeats, ISSR) – az ismétleteket más bázissor szakítja meg (TATATAGCACTATATA). A megszakító szakasz az egyénben állandó, de az egyének között különbözhet.

▪ kétfélés mikroismétlet* (composite/compound microsatellites)– két különböző mikroismétlet követi egymást (TATATATACTCTCTCTCT).

A mikroismétletek a DNS nagyon sok (50–100 000) helyén előfordulnak, állományának 3%-át teszik ki, és jellemzők az egyénre, ezért genetikai ujjlenyomatnak is nevezik. Lehetnek a gének között, avagy a génekben (coding region microsatellites, cMS, magyarul génbeli mikroismétlet*). A génben leginkább a köztesekben, az UTR-ekben találhatók, a képzőkben kivételesen. Előfordulnak még az átírásindító és az átfordításkezdő hely mellet, valamint a CpG-szigetek körül.

Működésükről hiányosak az ismereteink; szerepük van a génkifejeződésben, a DNS-kettőződésben, a DNS-javításban, a átrendeződésben (recombination), a DNS törzsfejlődésében.

A mikroismétletek száma az egyénben meghatározott, egyénenként azonban – hasonlóan a VNTR-hez – nagyon különbözik, ezért alkalmazható a mikroismétlet vizsgálata a DNS arculatának és betegségek megállapítására.

A hosszan ismétlődő mikroismétletek, amelyek elérik a 60–150 bázispárnyi állékonysági határt, nagyon változékonyak szálcsúszás következtében; hibás másulásarányuk 10^-2–10^-7 sejtosztódásonként. A mikroismétletek tehát hajlamosak másolódási hibákra. Ezeket a párhibajavító rendszer az ép sejtekben azonnal helyreállítja. Ha nem javítódnak ki, pl. a párhibajavítás elégtelensége miatt, a DNS szerkezete bizonytalanná válik; ezt nevezzük mikroismétlet-ingatagságnak* (microsatellite instability). (→mikroismétlet-ingatagság, MSI)

mikroismétlet-ingatagság* microsatellite instability a DNS-nek a mikroismétletek hibájából keletkező bizonytalansági állapota – a párhibajavítás elégtelenségének következménye. Bézis épülhet be vagy törlödhet, avagy a mikroismétleteknek az egyénre jellemző hossza változik meg (rövidül vagy hosszabbodik), de újabb mikroismétletek is keletkezhetnek. A mikroismétletekben gyakran keletkezik bázishiba a DNS-sokszorozódásakor (például nem megfelelő párosodás [DNA base-pair mismatches]); az ép sejtek a legtöbbet azonban kijavítják. A párhibajavítás hiányossága miatt azonban nemhogy nem javítódnak, hanem halmozódnak a mikroismétletek hibái, és génhibák jönnek létre, pl. a ráksejtekben.

Azokat a daganatokat, melyekben két vagy több ismétlet száma eltér, nagyfokú mikroismétlet-ingatag* (high frequency microsatellite instability, MSI-H) daganatnak nevezzük. Amennyiben csak egy mikroismétletben van különbség, enyhefokú mikroismétlet-ingatag* (low frequency microsatellite instability, MSI-L) daganatról beszélünk. Ha nincs eltérés, mikroismétlet-biztosnak* (microsatellite stable, MSI-S) mondjuk a daganatot.

A mikroismétlet-ingatagság sokféle betegséggel társul; legjellemzőbb a Lynch-kórra, de előfordul a Crohn-kórban és a Behçet-kórban is. Okozhat meddőséget: zavart kelthet az ivarsejtek képződésében, a megtermékenyített petesejt beágyazódásában és a korai ébrényi fejlődésben is.

permutation allele →ismétletbőválzat

repeat →ismétlet

szatellita → ismétlet

szerkezetmódosító ismétletek (→ismétletbővülés)

tandem repeat egymást követő (fej–láb) ismétlet (→DNS-ismétlet)

társismétletek satellites a kromoszómák középrészében, végrészében és az Y-kromoszómában található, 171 bázispár (bp) hosszú, ismétlődő bázissorok. Pl. alphoid DNA, amely mindegyik kromoszóma középrészében megtalálható. A társismétletek összesen 10³–10⁶ bp nagyságú DNS-területet foglalhatnak el.

telomere repetitive nucleotide sequences →végrészismétlet

TERRA (végrészismétleteket tartalmazó RNS*, telomeric repeat-containing RNA) törzsökös RNS, meghatározó szerepe van a végrész hosszának és kromatinjának szabályozásában, valamint a végrész kettőződésében. A végrész kódolja. Változóan, 100 bázistól 9 kb-ig terjedő hosszúságú és UUAGGG ismétletek tartalmazó RNS. Tehát guaninban gazdag RNS, amely – hasonlóan a végrész túlnyúlásához – gyakran képez önmagában is G-négyeseket, de elősegítik az R-hurkok keletkezését is.

A TERRA:

▪ Sajátosan kötődik a végrészhez: a túlnyúlás G-négyesei és a TERRA G-négyesei alakítanak ki molekulaközi kapcsolódást, DNS–RNS felemás G-négyes­* képződmények (DNA RNA hybrid GQ, HGQ) jönnek létre, kivált a túlnyúlás 3’-végén. Ezek a felemás G-négyesek a 3’-végen akadályozzák a túlnyúláshoz való hozzáférést, a telomerázok és más fehérjék kötődését.

A túlnyúláshoz kötődve R-hurkok keletkezhetnek, amelyek háromszálas felemás DNS–RNS szerkezetek.

▪ Képződése összefügg a sejtkörrel (keletkezik a G1- és G2-szakaszban, az S-szakaszban viszont nem) és a kromoszómák állapotával. Ha a végrész rövidül, vagy nem működik megfelelően, a TERRA tevékenysége fokozódik. A végrész túlrövidülésekor vagy a DNS károsodásakor jelzéseket is küld, toboroz kromatinmódosítókat (LSD1 [lizin-demetiláz-1], SUV39H1 [hiszton-3-lizin-9-metiláz]).

▪ Tevékenyen részt vesz a végrészek védelmében, működésében. Szabályozza a végrész hosszát a telomerázok, az exonukleáz-1 féken tartásával, az ALT (alternative lengthening of telomeres) sejtekben pedig az átrendeződés elősegítésével. Óvja a védletet is; kötődnek a POT1–TPP1 kettőshöz.

Az ez idáig nem kódolónak tartott végrész-RNS-ről kiderült, hogy átíródik, a polimeráz-II írja át, valin–arginin vagy glicin–leucin ismétleteket tartalmazó fehérjék keletkeznek RAN átfordítódással. (→RAN átfordítódás) Az olvasókerete kezdő bázishármas (ATG) nélkül fordítódik át. Ezek a fehérjék hatással vannak a sejtek működésére, valószínűleg károsak, de a részletek tisztázatlanok.

variable number of tandem repeats számváltó ismétlet (→VNTR)

végrészismétletek* telomere repetitive nucleotide sequences a kromoszómák végrészeinek zömét alkotó TTAGGG ismétletek. Az ismétletek száma nemcsak az emberek közt eltérő, de az egyénben is változik: a korosodással csökken.

VNTR (variable number of tandem repeats) számváltó ismétlet* (egyéb elnevezés: minisatellites) 9−100 bázispár hosszú, GC-gazdag, változó számú fej–láb ismétletek, a DNS nem kódoló részein helyezkednek el. Ugyanazon a kromoszómahelyen lévő ismétletek mintázata azonos, de az ismétletek száma a kromoszómapárok tagjain csaknem minden egyénben eltér, például a kromoszómapár egyazon helyén, az egyik kromoszómán öt ismétlet, a másikon tíz van. Ez a különbözőség annyira jellemző, hogy a DNS-hely ujjlenyomatának is nevezik. Ennek alapján kiválóan alkalmazhatók a személy azonosítására, családfakutatásra stb.

Egészen kivételes, hogy a kromoszómapárnak ugyanazon a helyén az ismétletek száma egyenlő; vagyis az anyától és apától örökölt ismétletek azonosak (azonos számú számváltó ismétlet*).

Előfordulhat az is, hogy a VNTR-ek számának változása kapcsolatba hozható daganatos betegségekre való fogékonysággal. Ilyen pl. a HRAS1 protoonkogén válzatának miniismétlete, mely a gén poliadenilációs jelétől lefelé (3-vég felé) ~1 kb távolságra található. Az ismétlet 28 bázispárnyi törzsmintázat; 30-100-szorosan ismétlődik. A népességben léteznek igen gyakori válzatai (pl. a1, a2, a3, a4) és több mint 40 úgynevezett ritka válzat. A HRAS1 VNTR-szakasz képes különböző átírásszabályozókat (transcriptional regulatory factors) kötni, így szabályozni a HRAS1 protoonkogén kifejeződését, közvetve pedig a daganatok iránti fogékonyságot. Egyes ritka VNTR-ek akár kétszeresen is fokozók.

A VNTR valamely népességben nagyon sokféle (VNTR-sokalakúság).

WD40 ismétletek WD40 repeats (egyéb nevek: WD, beta-transducin repeat) ~40 aminosav-maradékból álló ismétlődő aminosavsorok, az N-végükön glicin–hisztidin kettős (GH) van, a C-véget triptofán–aszparaginsav (WD) kettős zárja – nevük innen származik. Gyakran kapcsolódnak egymással, és β-hajócsavar szerkezetet (beta-propeller architecture) alakítanak ki (WD gomoly, WDR). A WD40 ismétletek jellegzetesek a kromatint felismerő fehérjékre.

WD40 ismétlet fehérjék WD40 repeats proteins általában egy, ritkán két vagy három WD40 gomolyt tartalmazó polipeptidek. A WD40 gomoly 4-16, legtöbbször 7, β-hajócsavar szerkezetet kialakító ismétlődő egységet (WD40 ismétletet) tartalmaz. WD40 ismétlet fehérjék az egyik legnagyobb fehérjecsalád; számos sejtfolyamatban (jelátvitel, átírásszabályozás, sejtkör, önfalás, sejtvégzet) vesznek részt. A WD40 gomolyok sajátos β-hajócsavar szerkezete biztos állványként szolgál fehérjék kötődéséhez és kölcsönhatásokhoz. Ilyen fehérjék többek között a háromegységes G-fehérjék (amelyeknek a β-egysége egy β-hajócsavart tartalmaz), a TAF2 átírásfehérjék és az E3 ubikvitin-ligázok.